EX

2018年5月29日火曜日

【回路】Frequency Counter Design, Part 3

【回路設計:周波数カウンタの設計・Part 3】
 【入力アンプと波形整形
 カウンタ用LSIを使ってみる第3回です。
前回(←リンク)は6種類のカウンタ用LSIを周波数カウンタとして使ってみました。 使い方はわかったのですが、実用の周波数カウンタにするには欠けているものがあります。 Part 3ではそれを補って完結させます。

 カウンタ用LSIはC-MOSのデジタルICです。従って扱える信号の波形は決まっています。 ここでは5V電源で使っていますから、カウンタ用LSIにはLowレベルが0V(=GND)で、Highレベルは約5Vの矩形波(くけいは)で与えます。 しかし、測定対象の信号は振幅はまちまちですし、波形も矩形であることはむしろ稀です。 周波数カウンタの入力アンプ部分は小さすぎる信号を増幅し入力信号の波形を矩形波に整形する役割を持っています。 測定範囲となる周波数帯域で十分なゲインを持ったアンプが必要です。またきちんと矩形波に波形整形できないとミスカウントが起こり測定誤差の原因になります。

 前回のBlog、Part 2(←リンク)で扱ったカウンタ用LSIのカウント上限周波数は高いもの(TC5032P)でも17MHzくらいでした。 多くは5MHzにさえ届きません。これではアマチュア無線局のニーズばかりでなく高周波の実験・研究には不十分です。 上限周波数はプリスケーラの付加で伸ばすこともできます。しかし測定分解能や使い勝手を考えるとカウンタ本体だけでなるべく高い周波数まで測定できるようにしておくべきです。 したがってカウンタ用LSIだけで周波数カウンタを構成したのではだめです。 カウンタ用LSIの前に高い周波数までカウントできる補助のカウンタ回路を設けて目的を達成します。 回路は難しくなく、ここでは1段と2段の例を紹介します。

                   ☆

 単にカウンタ用LSIを使ってみたいという興味からスタートしました。 それは済んだのですが、せっかくなので実用になる周波数カウンタにまとめます。 残念ながら主役のカウンタ用LSIはどれも生産中止(ディスコン)です。 新たに部品を集めて製作するには向きません。しかし手持ちがあれば活かせるでしょう。 またこのPart 3で扱うプリアンプ部分はマイコン式の周波数カウンタでも必要になるものです。 マイコンの採用でカウント部分は作り易くなっても、プリアンプと波形整形部が良くないと使いやすい周波数カウンタにはなりません。ここは今でも研究テーマとして面白いところです。

 以下、この特集の最終回になります。 ここだけを単独でご覧いただいても用をなさないでしょう。 もし初見で興味を覚えたらPart 1(←リンク)に戻ってご覧ください。

 参考として、末尾にPart 1で扱った周波数カウンタ用の制御回路の最新改良版・・・現時点ではこちらを推奨・・・を紹介しています。 それでこのBlogテーマ:「カウンタ用LSIを使ってみる」はオシマイにしたいと思います。(質問・意見などあれば続きを出すかも知れません。→つづきができました)

入力アンプ・波形整形ブロック
 入力アンプと波形整形回路です。 測定対象の周波数範囲で十分なゲイン(増幅度)を持ち、小さな信号でも周波数測定できるようにします。

 しかし、誤動作との兼ね合いからむやみに増幅するわけにも行きません。 ゲインは数10倍〜100倍くらいが適当なようです。 この程度のゲインは1MHz以下の低周波なら簡単です。しかし数10MHzまで平坦に増幅するのはけっこう難しいものです。 はじめはfTの高い個別トランジスタを使った広帯域アンプを作ってみました。 その結果、まずまず使えそうなものができましたが周波数特性がビジュアルにわかる測定器・・・例えばTG付きスペアナやネットアナ・・・がないと調整は難しそうです。 部品のレイアウトや構造も微妙に効いてくるので再現性の点で今ひとつだと感じました。

 そこで広帯域増幅用のICを使ってみました。 回路図のμA733はたいへんポピュラーな広帯域増幅用ICです。 周波数特性はフラットとは言えませんが、ほぼ無調整で周波数カウンタ向きの広帯域アンプが作れます。 特別な測定器ナシでも大丈夫ですからこうしたICを使うのがアマチュア向きです。 それにしてもμA733はあまりにも古めかしいので初めはもっと新しいアンプを試していました。 ところが比較的新しいICの方がむしろ入手難とわかり、古臭いのは承知の上でμA733を使うことにしました。 μA733を+5V電源だけで使うのはメーカーの推奨範囲外(少し低すぎる)ですが周波数カウンタのプリアンプ用には十分使えます。性能は多少悪くなりますが低い分には壊れるようなこともありません。

 μA733は1970年代のデバイスです。アナログICの黎明期の製品です。 セカンドソースもたくさん存在しました。従って古い在庫もたくさん残っているでしょう。 しかも今でも生産しているメーカーがあってDig-Keyのような部品通販で簡単に手に入るのです。単価は200〜300円くらいです。入手困難なレトロなICではありません。

 試してみて採用候補だったMMICよりもμA733の方が入力インピーダンスが高いので使い易いです。フル差動増幅回路なのも良いところです。 調べたらもう少し新しい類似チップにNE592があって、これも733と同じように使えます。(後述)

 低周波帯から増幅できるようアンプ部は途中が直結回路になっています。その関係で波形整形との間にレベルシフトが必要でした。 レベルシフトにはLEDを使っており、ここは順方向電圧:Vfの関係から普通輝度の赤色か緑色のLEDにします。 (青色や白色はVfが大き過ぎてうまくありません)なお、LEDはあまり光りません。

 この回路例はどちらかと言えば高周波に向いています。 低周波の測定では信号レベルによって誤動作することがあります。 低周波〜1MHzが主要な用途ならそれに特化したアンプを作ると安定に測定できます。目的によりアンプ部分を最適化すると良いです。

 波形整形には初めからシュミット・トリガ形式になっているIC、例えば74HC14などを使う方法もあります。 ここではゲート回路に使って余っている74HC00を使って作りました。 回路定数の加減は多少クリチカルでしたが良いところを見つけるとうまく波形整形してくれます。 ノイズで誤動作せず感度も適当な位置にVR101を調整します。 製作時に一度調整すれば十分で頻繁に行なう必要はありません。

アンプ部拡大
 周波数カウンタは高い入力インピーダンスが好まれるようです。 個人的には数kΩでも良いと思うのですが、FETを使ったバッファアンプを前置しておきました。 FETは2SK19(GR)あるいは2SK192A(GR)を使います。Yランクでも良いです。 ソース・フォロワですから2SK241、2SK439、2SK544などの内部カスコード型MOS-FETは向いていません。 ごく一般的な高周波用J-FETが良くて、例えば秋月で安価に(@20円)販売されているBF256Bなども適当です。

 広帯域アンプのμA733は手持ちから14ピンのDIPタイプを使いました。 10ピンのCANタイプでもOKですがピン番号が異なるのでデータシートを参照します。 また8ピンの面実装型もあってこちらもピン接続に注意が必要です。 いずれを使っても十分な性能が得られますが基板化して面実装部品で作るとより高性能化できるでしょう。

  写真では入っていませんが回路図のようにFETのゲート部分にはダイオード(2個)を入れて過大入力から保護します。 それでもパワーが数100mW以上の送信機の出力をいきなり繋げばアンプが焼けてしまいます。 必ず絞ってから測定しましょう。

 さるお方(OMさん?)から周波数カウンタの修理を頼まれたことがあります。 送信機とカウンタを同軸ケーブルで直結して周波数測定したのだそうです。その送信機は100Wだったらしく、みごとにカウンタのアンプ部が燃えてました。これ笑い話ではなくホントにあったことです。 10Wや100Wのパワーともなればダイオードで保護する程度では守りきれません。

 送信周波数を測定したいのでしたら、同軸ケーブルの先に50mm径くらいのワンターン・ループ式ピックアップ・コイルを付けたもの作っておくと便利です。 ピップアップ・コイルを無線機やアンテナの近くに持って行けば安全に周波数測定できます。

広帯域アンプ用IC
 μA733はアナログICの教科書にも載るほどポピュラーな広帯域増幅用ICです。 ただしHAMの自作で使う機会はほとんどありません。 幾つか持ってはいたものの長いことパーツボックスに眠っていました。 年月の経過で足ピンに少々サビが出ていましたが支障なく使えました。(笑)

 このICのオリジナルはフェアチャイルド社のμA733Cです。 良い設計だったのでしょう。セカンドソースがたくさん登場して、例えばナショセミのLM733Cなども同じように使えます。 セカンドソースは各社とも型番の一部が「733」になっています。

 733系の広帯域アンプは現在でも生産されています。さすがに面実装型が主流でしょう。 もちろん写真のような14pin DIPや10pin CANタイプと同様に使えます。 ただしピン配置はパッケージによって違います。 データシートはネットで探せます。

NE592でも
 μA733系よりもう少し新しい広帯域増幅用ICとして旧・シグネティックス社のNE592があります。 シグネティックス社はなくなってしまいましたが、ONセミコンダクター社で継続生産されているようです。 他のメーカーでもセカンドソースを作っていたと思います。 NE592はいまでもMouserのような部品通販で購入できます。

 上記写真のものは面実装型8pinですがデータシートによれば14pin DIP型もあります。  内部等価回路を見るとゲイン設定の部分を除けばμA733とほとんど同じですから互換品と考えて良いでしょう。ゲインは外付け抵抗で変えられるので支障はないのです。

 確か頂き物ですが、SOPパッケージ 8pinのものがあったので変換基板に載せて比較してみました。(左写真) ピンピッチは1.27mmですからハンダ付けは容易でした。  広帯域増幅のICは自己発振しやすいものです。 写真のように変換基板上でVccとVeeピンの間にバイパス・コンデンサを付けておきます。これで安定に増幅してくれるようになります。
  8pinのものはゲイン調整端子のG2AとBが引き出されていませんが、G1AとBを使えば同じようにできます。 その違いでゲイン調整抵抗:R103=47Ωはいくらか加減した方が良いかもしれません。47Ωではゲイン過剰気味なので100Ωくらいが適当でしょう。 比較して見ると調整の感触もμA733と違わず同じように扱えました。 周波数特性も同じようでした。

 733型よりも新しいチップなのですが秋葉原では入手しにくいかもしれません。 頂いたものがあるのでお裾分けします。ご希望があればご連絡でもどうぞ。

                  ☆   ☆

高速カウンタブロック
 カウント可能な上限周波数をアップするには、カウンタ用LSIの前に高速なカウンタICを追加します。 ゲートを通った後に追加すれば、測定分解能を犠牲にすることなく上限周波数をアップできます。

 回路図のFig.1は1段追加するものです。 上限周波数が高いTC5032PやμPD851Cに良いでしょう。 上手に作れば50MHzあたりまで楽々測定できるようになります。 この部分には10進カウンタの74HC390もしくは74AC390を使います。 74AC390の方が上限周波数を伸ばせるのですが、低い周波数で誤動作の可能性もあるので74HC390の方が扱い易いようでした。

 TC5001Pほか、上限周波数が低いカウンタ用LSIにはFig.2のような2段構成のカウンタを追加すると効果的です。 これでTC5032Pをしのぐカウント上限周波数が得られます。 同時に、表示桁数も2桁増えるので便利になります。

 74HC390や74AC390はまだ普通に手に入ります。 ほかにLS-TTLの74LS390も使えます。 ただし出力信号の論理レベルが不足するためプルアップ抵抗を付加する必要があります。 具体的には1段のものではピン7番とVdd=+5Vの間に4.7kΩを、2段のものでは9番ピンとVdd=+5Vの間に4.7kΩを入れます。 このようにすればLS-TTLとC-MOSが混在できます。(LS390を使うのならデコーダ・ドライバの4511Bとの間でもプルアップ抵抗が有ったほうが良く、様子を見て追加します)

 デコードと表示器ドライバには4511Bを使います。 4511Bは表示器ドライバの機能だけでなく、ラッチも内蔵しているので便利です。 昔のカウンタ回路では1桁あたり、SN7490→SN7475→SN7447と言う3つのICが必要でした。 4511Bは7475+7447と同等の機能を内蔵するため一つ少なく済みます。 4511BとLED表示器の間の抵抗器は必ず調整が必要です。 これはダイナミックドライブで点灯する上位の桁とでは輝度に差が出るからです。 使用するLEDの種類や色によっても最適な抵抗値は異なるため実際に輝度を見て合わせます。 少し面倒ですが集合抵抗器を使いソケットに載せて交換できるようにしておくと良いです。220Ω〜1kΩの範囲で数種類あればちょうど良いところが見つかります。 なお、LED表示器は一桁分が独立したカソード・コモン型を使います。

 補助カウンタはメインカウンタの回路図にあるAーA'の部分を切り離して間に入るように追加します。 この部分は表示全体の最下位の桁、もしくは下2桁になります。 カウンタ用LSIで表示する方が上位の桁です。 間違えないようにLED表示器を並べてください。

 言うまでもないと思いますが、こうしたカウンタ回路を必要な段数だけ重ねれば、カウンタ用LSIがなくても周波数カウンタが作れます。部品数は増えますが専用のICは要りません。

高速カウンタの一例
 74HC390は手持ちが切れていたので写真に撮れませんでした。 写真下の74AC390の方が高い周波数まで動作します。最高カウント周波数を伸ばすには最適です。

 ただし加える波形が綺麗な矩形波でないと誤動作します。 74HC390の方が使い易いのでお勧めです。  そのほか、中央の74LS390も同じように使えますが、C-MOSに信号を渡すには既に書いたようにプルアップ抵抗が必要です。 それさえ注意すれば同じように使えるのでLS-TTLも十分に活用できます。 HC390やAC390が入手しにくいなら74LS390が代替候補になります。

 最上段はLED表示器用のデコーダ・ドライバ:4511Bです。 なお、前回のBlogで簡単に紹介したTC5022PあるいはTC5002Pにはラッチの機能がないのでご注意を。 代用できません。 74HC390との間に74HC75などを使ったラッチ回路を挟む必要があります。 従ってあまりお勧めしません。

                 ☆  ☆  ☆

最新改良版・カウンタ制御回路
 制御回路を小改良したので紹介しておきます。 カウンタ用LSIのテストでは、周波数カウンタの機能を司る「制御回路」としてBlogのPart 1(←リンク)で製作したものを使いました。 機能だけでなく、性能的にも支障はないのですが、1秒ゲートを作る部分が少し気になっていたのです。

 実験していて74HC161でプログラマブル・カウンタを試したことを思い出しました。 完全同期式で追加するゲートICも少なかったことを思い出したのです。  そこで、実験ノートを参照したところ任意の進数のカウンタが簡単に作れることがわかりました。もちろん11進や101進も作れます。 さっそく101進で試したところたいへん旨く動作しました。 しかもクロックパルス(10mS)に同期して動作しますから、Part 1の回路のように74HC161のリセット・パルスがゲートタイムに食い込むこともありません。

 Part 1で紹介の回路でも実用上の支障はありませんが、原理的にこちらの方がいくらか高性能です。これから作るならこちらをお勧めしたいと思います。 追加の部品は74HC161とデジタル・トランジスタ:DTC114Eが各一つです。74HC10は不要になりました。

完全同期型101進カウンタ部
 同期型の101進カウンタです。 10mSのパルスを101カウントします。 そのうち100カウント分を1秒ゲートに割り当てます。 残った1の分、10mSをラッチとリセットに割り当てることになります。

 Part 1(←リンク)の回路では1秒ゲートのサンプリング周期は1.1秒でしたがこの回路では1.01秒に短縮されました。 まあ、0.09秒の短縮ではほとんど感じませんが・・・。

 簡単な説明です。 74HC161は同期式のプリセット付き16進カウンタで、2段カスケードにすると256進カウンタになります。 カウントが255を超えるとオーバーフロしてキャリーが発生します。 そのキャリーが発生したタイミングで256-101=155をプリセット・・・これはクロックに同期してロードされる・・・してやります。プリセット値はもちろん純2進で与えます。(155=&B1001 1011)
 カウントは155から始まり、パルスが100個入るとキャリーが発生し、101個目でプリセット値がロードされます。この動作を繰り返して101進カウンタとして動作します。 そのキャリーの発生からロードまでのパルス幅はちょうど1クロック分の10mSです。それを反転したものが1秒ゲートになります。
   プリセット値さえ変えてやれば何進にもできます。 余談ではありますがマイコンで欲しい数の差数を計算し出力ポート経由でプリセットすればプログラマブル・カウンタとして使うことができます。しばらく前にそのような検討をしたことがあったのでした。

 原理的には74HC161をもう一つ足して、1001進カウント式にすることもできます。ただし伴ってラッチやリセットのパルスも狭くする必要があります。 そうなると回路変更が大幅になるうえ実用上のメリットは希薄ですから101進でやめておきました。(笑)

 この写真では右に74HC04が写っています。 実験途中のものです。 インバータひとつ追加のためにICを一個足すのも勿体無いので上記回路図のようにやりくりして済ませました。 ゲート開閉モニタのLEDは必ずしも必要としません。デジタル・トランジスタ:Q1 (=DTC114E)でLEDを点灯している部分はお好みで付けて下さい。

 74HC161のリセット動作がどうなっているのか、高速オシロでパルス幅を見るまでもなく、こちらの回路の方が確実です。 精神衛生(?)の上からもお勧めできると思います。もう「リセットパルスの幅が20nSで・・」と深夜にうなされる心配はありません。(爆)

10MHzで検証
 実際のゲート開閉時間を見るのが一番なのですが、ちょっと面倒なのでカウンタ動作の比較で検証しておきました。

 カウンタ回路の表示が10.000000MHzになるときの入力周波数を読んでいます。 4.4Hzほど高く必要でした。 これは、時間基準にしているSPG8651Bの周波数誤差がそのままそっくり現れています。 Part 1の11進式だったものと比較して、10MHzでは1〜2Hzの違いが現れる可能性があります。 SPG8661Bの周波数変動もあるので厳密な比較は難しいのですが、改造直前は10.0000062あたりだったので10.0000044なら概ね計算の範囲でしょう。もともと実用上支障のない精度と言えますが気持ち程度に改善されています。これ以上を求めるなら基準周波数の発生にTCXOやOCXOを採用すべきでしょうね。基準周波数の精度を上げただけ測定精度が向上します。

 この周波数カウンタ用の「制御回路」はカウンタ用LSI専用という訳ではありません。 LS-TTLやHC-MOSを並べて構成したような周波数カウンタにも使えるのはもちろんです。

                   ☆

 きちんとした測定器にまとめるには電源部を製作する必要があります。 すべての回路が+5Vだけで動作します。 電流容量は300mAもあれば十分すぎるくらいです。 AC電源を内蔵するなら電源部は8V0.5A程度の電源トランスと+5Vの3端子レギュレータで簡単に作れます。 ACアダプタを利用する方法もあります。出力電圧が9VくらいのACアダプタを使い+5Vのレギュレータ部分以降を作ります。 周波数カウンタの自作で一番の難関は収納ケースの板金加工かもしれませんね。

 カウンタ用LSIを試用すると言う目的から周波数カウンタの設計に深く踏み込んでしまいました。 過去に何台か作っていますので目新しくもないのですが、制御回路や入力プリアンプの部分は面白かったです。 各種カウンタ用LSIもこの機会に使い方をまとめておくことができました。 単独の測定器として「周波数カウンタ」を作る機会はもうないと思いますが、何かの発振器とか周波数表示を伴う機器の一部として製作する可能性が無いとも言えません。 そんな時にまとめた結果が役立ってくれるでしょう。

 何でも安価な既製品が溢れている昨今です。 買ってしまえばお手軽かもしれませんが、原理もわからず使うのも何となく癪です。 手間も費用もかかりますが自作が可能なものなら作ってみるのも悪くないと思っています。 「作る」ことから新たな発見もあるでしょう。 実際、何か作ることで得られるものは多いものです。 これはお金では買えません。 ではまた。 de JA9TTT/1

このBlogのPart 1はこちら(←リンク)
さらに、Part 2はこちら(←リンク) 
そして続きのPlus Oneはこちら(←リンク) ラジオカウンタ用LSIを扱っています。

(おわり)fm

10 件のコメント:

JG6DFK さんのコメント...

おはようございます。梅雨が近そうですね。

μA733はこれまでノーチェックでしたが、これを応用するのはよさそうです。ビデオアンプ用の広帯域オペアンプもかなり出回ってはいますが、これほどハイゲインで広帯域のものを見つけるのはなかなか難しそうです。

私はかつてディスクリートで設計しましたが、下手な回路を組むと大振幅でカウントしなくなったりと厄介です。NOTゲートのアナログ的応用もよくやる手ですが、電流を食い過ぎてこれまた厄介です。

ダウンカウンターの応用には目からウロコが落ちました。PLLでは当たり前のように使っているはずなのですが…

具現化はしていませんが、標準ロジックの高速カウンターだけを並べたのが直近に設計した周波数カウンターでした(笑)。TTL全盛の頃は5桁でも消費電流が650mAになったりしたようですが、超高輝度LEDとHC-MOSのおかげで、8桁にしてもそれより一桁少なくなりそうです。

RFへの関心がすっかり失せているので、手元にあるまともな周波数カウンターは(と言えるかは疑問ですが)HP8640Bに内蔵されたものくらいです。10桁のハンディタイプも探せば出てくると思いますが、きちんと使えるかどうかはわかりません。

このところ、「新たな発見をしたくない人」が増えているように思えるのは私だけでしょうか。

TTT/hiro さんのコメント...

JG6DFK/1 児玉さん、こんにちは。 気温上昇中ですがまずまず過ごし易い感じです。

さっそくのコメントどうもありがとうございます。
> μA733はこれまでノーチェックでしたが・・・
あまりにも古典的なのでもっと新しいデバイスの方がFBなのですが・・・。
広帯域OP-Ampも候補なのですが、NFBを掛けて使うのが前提なので使うのが
難しい場合もあります。また1段で40dB前後のゲインを得るのは難しいですね。

> かつてディスクリートで設計しましたが・・・
ディスクリートの方が自由度はあって良いのですが、調整が難しいので
回路図があれば誰でも作れるという物ではないですね。 ICの方が幾らか
作り易いだろうと思いますが、やはり広帯域アンプは難しいです。hi hi

> 超高輝度LEDとHC-MOSのおかげで・・・
性能の割に消費電力は少ないですねえ。 昔の話ですが、STD-TTLだけで
5桁のカウンタを作りましたが、1Aの3端子Regではギリギリでした。表示も
LEDではなくてニキシー管なので5V電源は楽なはずだったのですが・・・。

> HP8640Bに内蔵されたものくらいです。
十分使えるのだろうと思いますので他に必要は感じないのでしょうね。

> 「新たな発見をしたくない人」が増えている・・・
昔はネットのようなものがなかったので知ろうと思えば自分で試すしか
ありませんでした。あとは書籍を探すくらいですが必要な情報を得るのは
難しかったです。 結局自分でやってみるのが手っ取り早かったんです。
まあ、実験しても答えが出ないことも多いのですけれど。hi hi

今では自ら下手な実験をするよりもググった方が確実かもしれません。
結局のところ自分でやってみるという動機が薄れているのでしょう。

私もネットの検索はしますが、意外に意味のある情報がないことも多く、
先人が踏み込んでいない領域や見つけられないような話も多いものです。

「前例がないのなら自らやってみる」というのが自作がお好きなお方の
動機の一つではないでしょうか。 そういうお方も未だ沢山おられます。
同じ自作でもキットしか作れないのとはまったく別次元でしょうね。

「新たな発見を楽しんでいる人」もまだまだ居られると思っています。

JA2HVW水島 さんのコメント...

TTTさん
ua733は出力オフセットが難点でしたが当時安価で高速OPアンプはこれくらいでした。
DC~VHFの広帯域アンプを構成するのにDC域を汎用OPアンプに受け持たせ出力合成するのですが、微妙にDelayが合わず誉められたものではありませんでした。結局ディスクリートに設計変更しました。
オーディオ用に733でFM放送用プリアンプを目論んだのですがS/Nが悪くて使いものになりません。結局シンプルな3SK73に落ち着き、BWとS/Nは両立しないことを学びましたHi.
カウンターの入力段なら高速コンパレータの出番ですが、それではジャンク利用の趣旨に反しますね。

TTT/hiro さんのコメント...

JA2HVW 水島さん、こんにちは。 午後になって蒸し暑くなってきました。梅雨も近いのでしょう。

いつもコメントありがとうございます。
> 当時安価で高速OPアンプはこれくらいでした。
高速広帯域といえば733が定番だったと思います。 今は高速OP-Ampやコンパレータもあるのでそちらが本命でしょうね。 低電圧で使えるものも多いので有力候補ですが最近のチップはパッケージが小型すぎて・・・。(笑)

> 微妙にDelayが合わず誉められたものではありませんでした。
群遅延が問題になるような用途では支障があったのでしょうね。 周波数カウンタなら大丈夫だと思いますが、回路は幾らか複雑になりますね。

> FM放送用プリアンプを目論んだのですがS/Nが悪くて・・・
ノイズ特性は構成している半導体素子の性能に依存しますから超古い設計の733は不利だったでしょうね。いま売っている733は良くなっているんでしょうか。 特に広帯域を必要としないのでしたらRF専用のデバイスが良いです。

> それではジャンク利用の趣旨に反しますね。
そうなんですよ。 なるべく買わなずに手元に有るものを消費するのも目的の一つですからね。hi hi 少々不合理でも止むを得ないでしょう。 波形整形には高速コンパレータの採用も選択肢です。 ほかセンスアンプも良さそうでした。

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

加藤さん、おはようございます。
今日は朝から雨で、来週ぐらいには梅雨入りしそうな感じです^^;

高速カウンタブロック、最初に拝見したときには理解できませんでした^^;
通常のプリスケーラを付けると分解能が下がる部分をカウンター付きプリスケーラ?で補完するのですね。

入力アンプ部や制御回路などはカウンター用LSIを所有していなくても応用が出来そうです。
まあ最近はデジタル回路はマイコンで何とか出来ないかと考えてしまいますが。Hi

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/JP3AEL 高橋さん、こんにちは。 北関東はいまのところ曇っていますが、このあと雨の予報が出ています。 だんだん梅雨も近づきますね。

いつもコメントありがとうございます。
> 最初に拝見したときには理解できませんでした^^;
説明不足だったかもしれませんね。 要するに一桁分を足すわけです。 ゲートを通ったあとカウントしますので、その部分が最小桁になるので分解能は維持されるわけです。

> カウンター付きプリスケーラ?で補完するのですね。
プリスケーラという概念ではなくて、単純にカウンタを一桁分だけ足したにすぎませんから・・・。その部分に高速カウントを任せるわけです。(笑)

> 所有していなくても応用が出来そうです。
立派なカウンタをお持ちですから周波数カウンタなど作ることもないとは思いますが、何かの必要があってマイコンで発振器etc.,の周波数を読む必要が生じたら思い出してください。hi

> 最近はデジタル回路はマイコンで何とか出来ないかと・・・
マイコンはソフトのこともありますが、ハードは間違いなく簡単になりますからね。うまくarduino系のシールドが使えるようならハードを作る必要さえないので真っ先にマイコンが使えないか考えたくなります。


せっかくご覧いただいてもあまり役に立たない特集だったと思いますが、もともとカウンタ用LSIを使ってみたいというだけの動機で始めていますので勘弁してくださいね。

JR1QJO/矢部 さんのコメント...

加藤さん 、周波数カウンタLSIの型番懐かしく拝見しています。
高校時代、真空管リグの周波数直読を狙ってSN74192で作ったカウンタには
プリアンプとしてμA733を使いました。ちょっと高級そうに見える缶タイプです。
各桁毎に基板を起こして並べて実装しました。青色LEDが無い時代なので
蛍光表示管を使いました。UHFまでカウント出来るECLの95H90が高嶺の花で
TTLへのレベル変換が必要なのはCMOS/TTL変換に通じるものがあります。
その後、カウンタLSIが出る度、試作していました。TC5032はジャンク水晶
チェッカーに使い、ニッカド電池内蔵して秋葉に出陣、桜屋辺りで活躍しました。
富士通のLSIでAM/FMラジオのIFオフセット付きカウンタ兼時計チップも死蔵して
いますが、チューナーがPLLになり、当分出番が無さそうです。
尤もアAitendoで同じ機能のLSIキットが有ったので作りました。
かれこれ40年間で往年の秋月キットを含めると二桁も作り散らかしました。
何故か周波数カウンタは魅力を感じるものが有りますね。

TTT/hiro さんのコメント...

JR1QJO 矢部さん、おはようございます。 今朝は涼しいです。このあと雷雨の予報が出ていますが・・・降らなければ良いのですが。

いつもコメントありがとうございます。
> ちょっと高級そうに見える缶タイプです。
DIPよりも缶タイプが普通に出回っていたと思います。 今回はブレッドボードでの使いやすさからDIPタイプの733にしました。 周波数カウンタ以外ではめったに使うことのないICだと思ってます。hi hi

> 蛍光表示管を使いました。
緑のLED表示器もやがて登場したと思うのですが、出はじめは暗くぼんやりで蛍光表示管にはまったく敵いませんでした。 最近テストしてみたら緑のLEDも非常に素晴らしくてなっていて明るく綺麗です。いずれ紹介しましょう。

> 95H90が高嶺の花で・・・
徐々に値下がりしましたが初めはとても高かったですねえ! 1/10のプリスケーラは今でも高めのお値段ですが1/16とか1/64なら安くなっています。工夫してうまく使えるとかなりFBです。

> ニッカド電池内蔵して秋葉に出陣、桜屋辺りで活躍・・・
水晶発振子に表示された周波数が基本波なのかオーバートーンなのかは非常に重要ですからジャンク屋の店先でチェックできたら便利ですね。 最近は30MHz以上でも基本波が普通になりました。ATカットだと紙のように薄い筈ですからよく作れるものだと感心しています。

> 何故か周波数カウンタは魅力を感じる・・・
HAMにとって正確な周波数の追求は永遠(?)のテーマみたいなものです。その測定器にはこだわりが生まれますね。 いまだにヘテロダイン周波数計でさえ魅力的に感じるんですから。(爆)

jn3xby@岩永 さんのコメント...

加藤さん、おはようございます。
今日は、心地よい風が吹いてます。お空の方ではコンテストが重なり、OnAir局も多いようです。
昨日は、お会いできなくて残念でした。

周波数カウンタ連載で、最も興味があった入力アンプ(加藤さんの連載趣旨の本題ではなかったかもしれませんが)でしたが、やはり、これまでよく目にしたディスクリート型とは違ったもので、とても参考になりました。
というのは、何回か作ってはいるのですが、今一つしっくりこなくて使い勝手が良くなかったからです。
測定器を持たない人が測定器を作るには、できるだけ無調整でないと、ちゃんと動いているのか、間違って作ったのか、こんなレベルのものなのかの判断ができません。
その点で、今回の回路はほとんど無調整でなるほどと思ってしまいました。

広帯域のアンプICを使用されたものは見たことがありませんでしたし、733や592といったICも使ったことがなく、良く知りませんでした。

別の目的ですが、広帯域OPアンプで実験をしたこともありますが、低周波のように簡単には使えなかった記憶があります。

機会があれば、733や592などでも経験してみたいと思います。
やったことがないと、結局はいざというとき使えないですからね!

TTT/hiro さんのコメント...

JN3XBY/1 岩永さん、こんにちは。 今日は夏のような青空に白い雲です。 暑いですねえ!

いつもコメントありがとうございます。
> コンテストが重なり、OnAir局も多いようです。
このところコンディションが今一つというお話も聞いてますがいかがでしょうか? 2週間ほど前にWSPRでオンエアしてみた範囲では良くもなく悪くもない感じでしたが・・。

> お会いできなくて残念でした。
都合がつかなくなってしまいお会いできませんでしたね。 また宜しくお願いします。

> 最も興味があった入力アンプでした・・・
おそらく、プリアンプと波形整形が気になったお方が多かったように思います。 あっさりした回路で済ませましたが、むしろ苦労のしがいのある部分だと思いました。

> これまでよく目にしたディスクリート型とは違ったもの・・・・
ディスクリートも良いのですが、同じ性能が再現できるのか気になりました。 良いトランジスタも簡単に手に入るので条件さえ合えば今でも有力候補だと思っています。

> できるだけ無調整でないと、ちゃんと動いているのか・・・
ブレッドボード上ではありますが、733を交換した範囲ではほぼ同じように動作するので再現性は悪くなさそうでした。 発振させないようにするのがコツのようでした。

> 広帯域のアンプICを使用されたものは見たことがありません・・・
もうすこし近代的な広帯域のICでもうまく作れますが、かえって入手しにくいのが問題でした。 本当はそういう物を使いたいのですが意外に売っていません。  結局古臭い733に落ち着いたような感じです。

> 広帯域OPアンプで実験をしたこともあります・・・
高速OP-Ampも候補でしたが手持ちも限られるので理想通りには行かず断念しました。 多少感度は落ちますが波形整形を兼ねて高速コンパレータを使うのも悪くない手のようです。

> 733や592などでも経験してみたいと思います。
思ったよりも簡単で確実に動作するのでお奨めできると思います。このどお試しになってください。